Intel Thread Director: arquitetura e desempenho da CPU

Diretor de threads da Intel

Windows 11 está, sem dúvida, sendo criticado em todo o mundo e não exatamente porque pode ou será um sistema operacional ruim, mas por causa dos requisitos de segurança que está pedindo e que deixarão milhões de PCs competentes em apuros. Como se isso não bastasse, Intel está sendo adicionado a isso, que com sua nova arquitetura Alder Lake deixou de lado que o Windows 11 será o sistema operacional que pode obter o máximo de suas novas CPUs. Por que isso está acontecendo? Este é o Intel Thread Director.

Até agora, toda plataforma de PC sempre foi projetada com um objetivo: desempenho máximo. Isso implicava obviamente em ter núcleos altamente otimizados, com uma arquitetura que poderia impulsionar o IPC mais do que seu rival e, claro, uma alta frequência (especialmente no Mainstream). Mas as coisas mudam e o paradigma está prestes a passar por uma virada total que AMD não vai chegar no momento: Windows 11 e Intel Alder Lake são precisos.

ARM e Google são os “culpados”: Windows 11, iOS, Intel e Apple a reboque

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O que todas essas empresas têm a ver com o Windows 11 e a Intel? Pois bem, pelo fato de sermos os precursores dos objetivos atuais há mais de 10 anos. ARM junto com o Google e Apple Projetamos com a ajuda da Qualcomm e da própria empresa Cupertino um campo totalmente diferente que hoje parece normal para nós em nossos smartphones.

A realidade é que sua abordagem mudou a vida de todos e a maneira como as empresas agem e projetam, incluindo a Intel. Até agora, no máximo, um processador de desktop ou servidor tinha que distribuir a carga de trabalho entre seus vários núcleos e, após SMT e HT, também entre seus threads. Portanto, trata-se de uma carga de trabalho para o sistema operacional de plantão, que tem que ficar claro qual carga de trabalho possui, para onde vai enviá-la e qual é a mais ótima de acordo com o hardware disponível, neste caso o CPU. .

Embora possa não parecer, os núcleos e threads não têm o mesmo desempenho. Os threads normalmente não aumentam o desempenho de 100% por vários motivos, incluindo logs, cache ou acessos à memória e, é claro, latência. Isso é algo que um processador baseado em ARM não pode pagar como tal, primeiro por causa do foco na eficiência de energia e, segundo, por causa da latência e da porcentagem de perda de desempenho.

A vantagem, claro, é que o consumo de energia e o calor gerado são muito menores do que um núcleo com a mesma arquitetura e com SMT ou HT. Portanto, a Intel sabendo que a Apple ia apostar em um modelo de eficiência para seus produtos e tendo em vista a expansão de seus processadores, decidiu anos atrás projetar uma arquitetura do zero que combinasse o melhor de ambas as plataformas, e a partir daí Alder foi nascido. Lago como base.

Intel-Alder-Lake-E-Núcleos-P-Núcleos

O problema é que agora teremos alguns CPUs com núcleos de alto desempenho com HT e outros de eficiência sem HT, aqueles já mencionados em seu artigo correspondente no P-Cores e E-Cores Arquitetura (desempenho e eficiência). Então, como o sistema operacional sabe o que é ideal para fazer o trabalho o mais rápido possível? Como a carga é balanceada corretamente em relação ao núcleo ou thread mais bem posicionado em desempenho e tempo? Aí vem o Windows 11 e especialmente o Intel Thread Director.

Intel e Microsoft de mãos dadas, AMD para outra coisa

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A AMD não vai apostar por enquanto e pelo menos no desktop nessa técnica de reunir núcleos de alto desempenho e núcleos baseados em eficiência no mesmo SoC, por isso ficará para trás em termos de tempo se decidir entrar totalmente mais tarde .

Com isso em mente, foi a Intel quem foi à frente e junto com Microsoft projetou Diretor de threads da Intel (Thread, não Threat, eye) ou ITD por sua sigla. É uma solução de hardware e software para amenizar todos os problemas descritos acima de uma forma simples e acima de tudo transparente tanto para o sistema operacional quanto para os programadores.

Isso é importante, já que agora os programadores vão deixar de trabalhar com um tipo de kernel para trabalhar com dois totalmente diferentes. O objetivo das duas empresas (especialmente da Intel) é fazer com que o sistema operacional tome a decisão certa, colocando o trabalho no encadeamento certo, dependendo se precisa de baixa latência e, portanto, de alto desempenho, ou se é simplesmente um processo que pode ser correr no Núcleos eletrônicos porque não é de alta prioridade e, portanto, não é crítico em termos de tempo e desempenho.

Como isso é feito? Com um novo sistema operacional que gira em torno de um novo agendador de threads. A Intel falou com a Microsoft, expôs seu trabalho com Alder Lake e suas respectivas plataformas futuras, e a Microsoft fez a mágica e foi ainda mais longe. O nascimento do Windows 11 tem muito a ver com isso, já que o Windows 10 não terá esse programador e, portanto, os processadores da 12ª geração da Intel sob Alder Lake não funcionarão como esperado ou serão tão eficientes quanto o pretendido.

Intel Thread Director: o novo programador é acompanhado por hardware

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Logicamente, o software tem que ser auxiliado pelo hardware, já que não é capaz de distinguir as cargas e os recursos necessários se não tiver um sistema prioritário para aderir. Por esse motivo, a Intel projetou um microcontrolador comum para P-Cores e E-Cores que informará ao Windows 11 qual é a prioridade, os recursos disponíveis a cada milissegundo e os tempos médios de execução, bem como os tipos de instruções. que pode ou deve ser usado.

A Intel tem uma ordem de classificação por diferentes níveis de desempenho para este programador:

  1. Um thread por núcleo -> P-Núcleos
  2. Um tópico -> Núcleos eletrônicos
  3. Tópicos para HT -> P-Núcleos (Obviamente, E-Cores não tem HT )

Ou seja, o Windows 11 carregaria qualquer processo primeiro em um P-Core, se não houver P-Cores disponíveis ou se a eficiência for priorizada, ele iria para os E-Cores e finalmente para o HT dos P-Cores. Isso mostra que o Windows 11 agora vai estar ciente da topologia de cada processador e, graças ao microcontrolador de hardware da Intel, também será capaz de saber a carga de trabalho de cada núcleo e thread.

Os dados que a Intel oferece sobre isso são incríveis, pois afirma que pode atribuir trabalho a um Core ou thread em apenas 30 microssegundos graças ao Intel Thread Director. Olhando para esta figura, a pergunta é óbvia: por que tão rápido? Quer dizer, você precisa de tanta velocidade de alocação?

A resposta é um tanto complexa, pois não é apenas atribuir o trabalho a um núcleo ou thread, seja P-Cores ou E-Cores, mas o Intel Thread Director também pode controlar e atribuir frequências, tensões e potência no tempo. Conseqüentemente, a Intel Alder Lake e suas CPUs de 12ª geração têm melhor desempenho e são mais eficientes no Windows 11, pelo menos no papel.